Blowout preventer

این امکان که همواره میزان دقیق فشاری را که هنگام حفاری یک چاه با آن مواجه خواهیم شد بدانیم وجود ندارد. به همین علت این یک مسئله غیر عادی نیست که ما با فشارهای کمتر از فشاری که گل حفاری اعمال می کند برخورد کنیم و در نتیجه سیال داخل مخزن به داخل چاه و سپس به سطح زمین جریان پیدا کند این پدیده blowout (فوران چاه ) نامیده می شود و یکی از خطرناکترین و گرانقیمت ترین اتفاقاتی است که در حین حفاری ممکن است اتفاق بیفتد.

وظیفه اصلی Blow out preventer  بستن annularspace  یعنی فضای بین پوشش جداری (casiny ) و drillpipe  می باشد preventer – ها به شکل های مختلفی طراحی شده اند اما ضرورتا همه آنها به شکل valve – هایی هستند که فضای بین casing و driupipe را می بندند-شکل زیر

اغلب blow out prerenter یا به صورت هیدرولیکی و یا با فشار هوا کنترل می شوند و آنها برای احتیاط با دست نیز قابل کنترل (باز و بسته کردن ) می باشند میزان فشاری که آنها می توانند تحمل کنند بستگی به میزان قطر وفشار منطقه و عمقی دارد که مورد حفاری قرار می  گیرد .

انواع blowout preventer :

الف ). Annullar preventer :

این نوع preventers  می تواند دور هر لوله ( فضای حلقوی ) به هر شکل و هر اندازه ای را در داخل چاه مسدود کند و آنها معمولا بسته می شوند زمانی که چاه توسط یک جریان ناخواسته kick تمدید شود شکل 25

ب) . piprams preventer

دو نوع از این گونه ابزار وجود دارد : vaviable, standard   نوع استاندارد آن فقط برای یک اندازه مخصوص drillpipe ساخته شده است و از آن در طی عملیات حفاری برای بستن بدنه drillpipe استفاده می شود. نوع variable آن این توانایی را دارد که بدنه لوله ها با قطرهای مختلف را مسدود کند

ج) Blind and shear ram preventer :

Blind rams – ها برای بستن زمانی که casing, drillstring در چاه نیستند طراحی شده اند. Shearram یک نوع blindram است که قادر می باشد تا لوله ها pipes را ببندد و یک چاه open hole ( جداره گذاری نشده) را مسدود کند

2- پمپ هابی گل حفاری mud pumps

 مهمترین عملکرد پمپ های گل حفاری به حرکت در آوردن گل حفاری تحت فشار حجم کافی می باشد پمپ هایی که در این مورد استفاده می شوند از نوع پیستونی است که ممکن است تعداد و پیستون آنها یک singletype ، دو duplex  و یا سه عدد triple xtype باشد و عمل پمپاژ گل حفاری از یک جهت و یا هر دو سمت پیستون انجام گیرد. Double attion  

متداولترین پمپ های گل حفاری در صنعت حفاری از نوع دو پیستونه است که معمولا پمپاژ گل نیز از دو سوی پیستون انجام می شود شکلهای 26 الف و ب یک نوع پمپ گل حفاری دو پیستونه و قسمتهای مختلف آن و همچنین عملکرد پیستون ( پمپاژ از دو سمت) و دریچه ها را نشان می دهد .

-   مزیت های پمپ های نوع پیستونی برای خدمات حفاری به این قرار است:

1- توانایی به حرکت در آوردن مایعاتی که در صدی از ترکیب آنها را ذرات جامد تشکیل می دهد.

2- دریچه های ورودی و خروجی این نوع پمپ ها عبور ذرات درشتی همچون میکا ،خاک اره، پیرلیت، الیاف و غیره را که جهت جلوگیری ازبه هدر رفتن گل حفاری مورد استفاده قرار می گیرند را میسر می سازد.

3- آماده بودن تعمیر و تعویض قطعات آنها در محل عملیات حفاری با وسایل نسبتا ساده برای مثال پیستونها ، دریچه ها و بعضی از اجزاء مهم دیگر.

4- به دلیل تنوع در اندازه پیستون امکان به کارگیری حجم و فشار متفاوت وجود دارد قطر پیستونها معمولا 8 اینچ ( 32/20 سانتی متر ) و حداکثر فاصله ای stroke که پیستون به ازای هر سیکل پمپاژ طی می کند 18 اینچ (72/5 سانتی متر ) است .(L) حرکت پیستونها تابع چرخش میل لنگ crank است که به دور محور خود در دقیقه می چرخد . لذا در پمپ های دو پیستونه که از هر دو جهت پیستونها گل حفاری پمپاژ می گردد. به ازای هر بار چرخش میل لنگ پیستون چهار بار طول مشخص L  را طی می کند تاگل را از دو سمت پمپاژ کند  آسیب دیدگی این نوع پمپ ها در اثر این است که سیال خروجی از این نوع پمپ ها PULSATING هستند یعنی ضربان دارند که باعث وارد شدن نیرو به خطوط DISCHARGE می شود . این تاثیر منحنی را می توان مینیمم کرد با قرار دادن اتاقهای محتوی هوا در خطوط DISCHARGE  که به این اتاقکهای هوا airfilted surge cham bers گویند.

-  انرژی مورد نیاز جهت پمپاژ گل حفاری از روابط زیر به دست می آید:

-          W=F.X      (1-4)

-          F=P.A   (2-4)

-          W=P*ND2/4*L      (3-4)

که در رابطه فوق

D  = قطر پیستون بر حسب اینچ

L  = حداکثر فاصله ای که توسط پیستون در یک سیکل طی می شود (اینچ)

P = فشار نسبی به هنگام خروج گل حفاری از دریچه خروجی PSIG

W= انرژی مورد نیاز برای پمپ های برای دو پیستون که عمل پمپاژ از هر دو سوی پیستون (سیلندر) به ازای هر چرخش میل لنگ انجام می گیرد برحسب پوند – اینچ

در این پمپ به ازای هر چرخش میل لنگ N  پیستون 4L را طی می کند بنابراین :

W=P*Nd2/4 *N * 4L           (4-4)

N = تعداد چرخش میل لنگ به دور خود به هزای هر دقیقه است.

با توجه به آنکه واحد انرژی در سیستم انگلیسی به پوند بر فوت در حفاری بیان می شود لذا :

W=P*Nd/4*4L/12*N       (5-4)

و بدین ترتیب قدرت مورد نیاز برای پمپاژ گل توسط پیستون بر حسب اسب بخار برابر است با :

HP=P* (ND2/4*L/12*4N)  /33000      (6-4)

و مقدار q  حجم گل حفاری جریان یافته در هر دقیقه برابر است با :

q=Nd2/4 *4N *1/231*L    gal/min        (7-4)

به عبارت دیگر :

231q=nd2 /4*L*4N              (8-4)

چنانچه دو سمت معادله را بر عدد 12 تقسیم کنیم خواهیم داشت :

q=n D 2 /4 *L/12 *4N             (9-4)

چنانچه در فرمول 4-6 به جای  nd2/4* L*4N /12  معادل آن برحسب q را قرار می دهیم فرمول برای قدرت برحسب بخار چنین خلاصه می شود :

HP=qp/1714                              

فرمول فوق برای وضعیتی است که بازدهی مکانیکی e  صد در صد باشد در غیر این باید در مخرج رابطه فوق ضریب بازدهی  ضریب بازدهی مکانیکی در نظر گرفته شود تا محاسبه قدرت از دقت  بیشتری برخوردار باشد.